KR0159679B1 - 가열살균시 고 펙틴질 야채의 조직연화 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 칼슘제, 펙틴 등의 조직 경화제 및 구연산, 당, 염 등의 식품 첨가물이 첨가된 용액에서의 예비열처리(브랜칭) 공정을 통해 상압 가열살균 및 고온, 고압 가열 살균(레토르트)시 야파, 대파, 양배추, 시금치, 호박, 미나리, 고구마, 토란 등의 고 섬유질(펙틴질) 야채의 조직이 급격히 파괴되는 가열 연화현상을 방지하고 조직감을 최대한 유지시켜 고품질의 가공식품을 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법에 의하면, 0.1~1.0중량% 농도의 각종 칼슘제 용액에 삼투압, pH, 효소 활성 등의 조절기능을 가지고 있는 0.01~3.0중량%의 염(NaCl), 각종 당류(sucrose, fructose, maltose 등), 각종 유기산(citric, lactic, acetic acid 등)을 첨가한 후 이 용액에서 고 펙틴질 야채류를 60~75℃의 온도에서 10~180분 동안 예비열처리함으로써 염, 당, 구연산을 첨가하지 않고 칼슘용액에서 예비열처리한 기존의 방법보다 가열 살균시 50% 이상의 조직감 증가를 가져올 수 있다.

Description

가열살균시 고 펙틴질 야채의 조직연화 방지방법

본 발명은 상압 가열 살균 및 고온, 고압 가열 살균시 양파, 양배추, 시금치, 호박, 군고구마, 미나리, 토란 등의 고 펙틴질 야채의 품질에 가장 큰 영향을 미치는 조직의 연화현상을 방지하는 방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 예비 열처리(브랜칭) 및 칼슘제, 펙틴, 염, 당, 유기산 등의 조직 경화제와 식품 첨가제의 첨가 공정을 통해 고온, 고압 가열시 야채의 조직감이 급격히 파괴되는 단점을 극복하고 최대한의 조직감을 유지시키는 방법에 과한 것이다.

소득 증대 및 생활의 간편화를 추구하려는 경향에 따라 점점 그 수요가 증대되고 있는 각종 가공 식품중에서 편의성, 저장성, 메뉴의 다양성 등의 면에서 여러 장점을 보유하고 있어 앞으로 발전 가능성이 매우 높은 제품이 레토르트 식품이다.

이러한 제품의 제조에 있어서 식감, 외관 등의 관능적 요소에 중요한 영향을 미치는 재료가 각종 야채원료로서, 특히 양파, 대파, 양배추, 시금치, 호박, 미나리와 같은 고 펙틴질 야채류는 열에 약한 펙틴질의 다량 함유라는 조직 구조상의 특성으로 인해 가열연화 속도가 다른 야채보다 커 고온에서 가열살균시 그 형태 및 물성이 제대로 유지되지 않아 조직감의 손상이 급격해지는 단점을 가지고 있다. 따라서 양파, 대파, 양배추, 시금치, 미나리 등의 고펙틴질 야채원료는 실질적으로 가공식품에서 맛, 식감, 외관 등의 면에서 중요한 역할을 하는 재료이지만 상기한 문제점으로 인해 소량 사용하거나, 플레이크(flake) 형태와 같은 조건 제품을 사용하며, 경우에 따라서는 전혀 첨가하지 못할 때도 있다.

양파를 비롯한 각종 야채 조직의 가열에 따른 연화 현상은 식물 세포벽 구성물질인 펙틴질의 분해에 기인되는 것으로, 조리 가열살균 되는 동안에 총 펙틴질이 손실되고, 불용성 프로토펙틴(protopectin)이 감소하는데 반해, 수용성 펙틴은 증가하는 것이다. 이와 같은 인터라멜라층(interlamella layer)의 화학적 성질의 변화가 가열에 의한 조직 연화의 주원인으로 밝혀져 있다.

이를 방지하는 방법으로 국외에서 현재 공업적으로 사용되고 있는 방법이 펙틴질의 분해에 관여하는 펙틴에스터라제(pectinesterase, PE)와 폴리갈락투로나제(polygalacturonase, PG) 효소의 작용을 인위적으로 조작하는 것이다. 즉, 각종 칼슘용액에서의 예비 열처리를 통해 펙틴의 α-1, 4 결합을 불규칙적으로 가수분해하는 폴리갈락투로나제 효소의 활성을 억제시키고 펙틴에스터라제를 활성화시켜 펙틴이 칼슘이온과 가교결합(cross-linkage)을 형성할 수 있도록 하여 조직의 연화를 방지하는 방법이다.

부연적으로 설명하면, 상기 방법의 주요 메카니즘은 70℃ 근방에서 30분 ~2시간 정도 야채를 데쳐 메톡실기(methoxyl groups)를 분해시키는 펙틴에스터라제 효소의 활성을 최대로 만들어 분해된 메톡실기 부분에 세포액내에 존재하고 있는 칼슘, 마그네슘 등의 다가 미네랄 이온 또는 인위적으로 첨가한 칼슘 등의 2가 이온이 결합하여 조직의 경화 즉, 조직감(firmness)의 증가를 가져온다는 원리에 있다.

이 방법을 이용하여 국내에서는 육 등(육철, 장금, 박관화, 안승요 : 예비 열처리에 의한 무김치의 연화방지, 한국식품과학회지, 17, 447(1980))이 무김치의 가열에 따른 연화를 방지할 수 있었다. 또한 백(백형희 : 에비열처리에 의한 오이지의 연화방지, 서울대학교 석사학위 논문, (1986))은 오이지의 연화방지에 관하여 연구하였고, 박 등(박관화, 백형희, 이창희, 우덕현, 백운화, 이규순, 남상봉 : 펙틴 분해 효소를 이용한 김치 조직의 연화방지, 한국식품과학회지, 21, 149(1989))은 배추 김치의 연화방지에 관한 많은 연구를 수행하였다.

특히 배추 조직의 연화방지에 관한 연구가 가장 활발히 진행되어 김치통조림 등과 같은 상업화 제품에 적용시킬 수 있는 전처리 가공기술이 대한민국 특허 공고 제87-22호에 기재되어 있다. 국외에서는 당근을 77℃에서 5~10분 정도 브랜칭하여 조직감(firmness)을 최대한 유지시킨 연구결과(C. Y. LEE, M. C. Bourne and J. P. Van Buren : Effect of Blanching Treatments on The Firmness of Carrots, J. food sci., 44, 615(1979))가 발표되어 있으며, 그 외에도 감자(Linda G. Bartolome and Johan E. Hoff : Firming of Potatoes (Biochemical Effects of Preheating), J. AGR. Food CHEM., vol. 20, no. 2, 1972), 콩, 오이 피클, 일본 무, 버섯, 아스파라거스 등의 야채에 있어서 예비 열처리를 통한 조직감의 최적화 연구 데이타가 나와 있다. 외국에서는 이러한 기술들이 국내에 비해 실제 제품생산에 많이 적용되어 여러 공업화 사례가 알려져 있다. 그러나 상기 연구결과 및 공업화 사례는 주로 예비 열처리한 시료를 상압의 100℃ 내외에서 가열 살균하여 그 효과를 알아본 경우가 대부분으로 레토르트 제품의 생산에 적용되는 가혹한 살균조건인 121℃의 고온, 고압 가열하에서 각종 고펙틴질 야채류의 조직감 유지에 관한 연구자료는 거의 없는 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 고온, 고압 가열 살균 과정이 요구되는 가공식품의 제조에 있어, 양파, 대파, 시금치, 미나리, 양배추, 호박 등의 고 펙틴질 야채를 주요재료로서 활용할 수 있도록 하기 위한 간편하고 효과적인 조직연화 방지방법을 제공하는데 있다.

본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 고펙틴질 야채의 조직을 최대한 유지시키기 위한 방법으로 예비 열처리 공정시에 칼슘제와 함께 펙틴, 당, 염, 유기산 등의 각종 첨가제를 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서와 같은 예비 열처리 공정을 채택할 경우 전처리 공정 없이 가열 처리한 제품 보다 조직감 경도(firmness) 면에서 10~15배 이상의 증가를 가져올 수 있다. 또한, 기존의 야채 조직 강화 공정이 단순히 예비 열처리만 하거나 염화칼슘, 황산칼슘, 구연산칼슘을 소량 첨가한 상태에서 예비 열처리(브랜칭)하는 것으로 이루어져 있는 데 반하여, 본 발명에서는 칼슘제 이외에도 당류, 염, 유기산류 등의 각종 첨가제를 그 함량을 적절하게 조정하여 첨가함으로써 펙틴에스터라제 효소 활성의 촉진 및 삼투압, pH 등의 조정을 통해 가열시 세포액 및 펙틴질의 급격한 손실을 막아 기존 방법보다 탁월한 효과를 거둘 수 있다.

본 발명에서 사용한 전처리공정은 먼저 양파, 대파, 시금치, 미나리, 양배추 등의 고 펙틴질 채소류를 물 또는 0.2~1.0%(w/w) 구연산 용액으로 세척하고 적당한 크기로 절단하는 원료 준비 공정인 1단계 공정과, 1단계 공정에서 준비한 원료를 염화칼슘, 인산칼슘, 구연산칼슘, 패각칼슘 및 유산칼슘 중 1종 이상을 0.1~1.0중량%, 당류, 염류, 유기산류, 펙틴, 알지네이트, 셀룰로오스 중 1종 이상을 0.01~3중량% 첨가하여 된 수용액에 침지한 후 60~75℃에서 10분~180분 정도 예비 열처리(브랜칭)하는 2단계공정으로 이루어진다.

칼슘제의 첨가량이 0.1중량% 미만일 경우는 조직감 개선효과가 미흡하고, 1.0중량% 이상일 경우는 펙틴질과 결합할 수 있는 칼슘량이 한정되어 있어 첨가량 증가에 따른 효과의 차이가 없고, 오히려 칼슘제 첨가에 따른 쓴 맛 발생의 우려가 있음므로 바람직하지 않다.

당류, 염류 등의 첨가량은 용해도, 맛, pH 등의 요소를 고려할 때 0.01~3중량%가 가장 바람직하다.

본 발명에서 조직감 개선제로 사용되는 칼슘제로서는 염화칼슘, 구연산칼슘, 유산칼슘, 패각칼슘, 인산칼슘 등을 사용할 수 있으나, 이들 각종 칼슘제를 예비열처리시 사용하여 그 효과를 검토한 결과, 패각칼슘, 인산칼슘, 구연산칼슘, 유산칼슘을 사용한 경우가 염화칼슘을 사용한 경우보다 2~3배 조직감이 우수한 것으로 나타났고, 특히 패각칼슘의 효과가 탁월한 것으로 나타났다.

본 발명에서는 염화칼슘, 구연산칼슘, 유산칼슘, 패각칼슘, 인산칼슘 등의 칼슘제 이외에도 각종 당, 염, 유기산, 펙틴, 알지네이트, 셀룰로오스 등의 첨가제를 소량 첨가함으로써 칼슘제만을 사용한 경우 보다 조직감이 50~100% 향상된 결과를 얻을 수 있다. 특히 상업적 멸균조건(121℃)에서도 생원료의 조직감 경도의 50% 정도가 유지되는 우수한 품질의 제품을 만들 수 있어 본 발명의 상업적 활용 가능성이 아주 높다고 할 수 있다.

본 발명에 있어서, 칼슘제 용액에 첨가되는 당류는 삼투압조절 기능을 하고, 유기산은 pH조절기능을 하며, 염류는 펙틴에스터라제 효소의 활성 촉진제 역할을 하여 고 펙틴질 야채류의 조직연화 방지효과에 상승작용을 하게 된다.

또한 펙틴의 첨가효과는 예비열처리를 통해 세포벽 및 세포막의 구조가 느슨해지거나 일부 파괴됨에 따라 저분자 펙틴이 내부로 확산 침투하여 인터라멜라층의 헤미셀룰로오스, 펙틴, 리그닌 등의 구조형성물질과 결합하여 조직의 경화를 가져오는 것으로 추축된다. 한편 세포내부로 침투하지 못한 일부 거대 분자 펙틴이 야채류 외부에서 얇은 젤리막을 형성하여 압력이 세포벽 및 세포막에 전달되어 분자압착 효과가 발생하여 가열중의 내부 세포액의 유출을 억제시킴에 따라 조직의 연화가 방지되는 기작도 일부 일어날 것으로 생각된다.

그리고 셀룰로오스 및 안지네이트의 첨가에 따른 조직감 향상 효과는 야채류의 외부에서 얇고 치밀한 피막이 형성됨에 따라 조직의 와해를 가져오는 세포액의 급격한 유출의 방지와 펙틴첨가의 경우에서와 같이 분자압착효과의 발생에 따른 것으로 생각된다.

본 발명에 사용되는 당류의 예로는 설탕(sucrose), 과당(fructose), 맥아당(maltose) 등을 들 수 있고, 염의 예로는 염화나트륨(NaCl)을 들 수 있으며, 유기산의 예로는 구연산(citricacid), 젖산(lactic acid), 초산(acetic acid) 등을 들 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.

이하 실시예, 비교에 및 실험예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

대표적인 고펙틴질 야채류인 양파를 0.5% 구연산 용액중에서 세척하고 절단한 다음, 염화칼슘 0.5중량%, 설탕 2.0중량%, 구연산 0.1중량%, 염화나트륨 0.5중량%, 펙틴 0.4중량%를 첨가한 수용액에서 70℃의 온도로 2시간동안 예비 열처리를 실시하였다. 예비 열처리된 양파를 일반적인 액상식품의 조미성분의 함량과 유사한 값을 갖도록 당(sucrose), 염(NaCl) 및 조미료(mono-sodium glutamate)를 0.3~3% 첨가하여 제조된 모델 용액에 담근 후 파일로트 규모의 반자동식 수증기-물 혼합형 가열방식 레토르트기를 이용하여 멸균을 위한 상업적 가열 살균 조건인 121.1℃에서 10분간 가열살균을 실시하였다.

[실시예 2]

설탕대신 맥아당을 동량 첨가한 수용액중에서 예비열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실시예 3]

구연산 대신 젖산을 동량 첨가한 수용액 중에서 예비열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 도일하게 실시하였다.

[비교예 1]

물중에서 예비열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[비교예 2]

0.5%의 염화칼슘용액에서 예비열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[비교예 3]

0.5%의 펙틴용액에서 예비열처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

[실험예 1]

조직감 시험

본 발명의 효과를 알아보기 위한 실험으로서, 상기 실시예 및 비교예에서 처리된 시료와 대조구로서 예비열처리의 전처리 공정을 거치지 않고 가열살균한 시료의 조직감을 레오미터(Rheometer)를 이용하여 측정하였다. 측정방법은 최대응력 5kgf 범위에서 테이블 속도를 30m/min으로 설정한 후, 나이프를 이용한 절단응력 측정을 실시하여 조직의 경도를 측정하는 것으로, 10~15조각의 경도를 측정하여 이상값은 제외한 시료들의 평균값을 결과 데이터로 활용하였다.

결과를 표1에 나타내었다.

상기 표1에 나타난 바와 같이, 물중에서 예비 열처리한 시료(비교예 1)의 경우에는 예비열처리의 전처리공정을 거치지 않은 대조구에 비해 5배 이상 조직감이 향상되었고, 염화칼슘용액에서 예비열처리한 시료(비교예 2)의 경우에는 대조구 보다는 10배 정도, 물중에서 예비열처리한 비교예 1보다는 2배 이상 조직감이 향상된 것을 알 수 있다.

그리고, 펙틴용액에서 예비열처리한 시료(비교예 3)의 경우에는 대조구보다 5배 정도 조직감 향상을 가져왔으나, 염화칼슘 용액에서 예비열처리한 경우(비교예 2) 보다는 조직감 향상 효과가 낮았다.

본 발명의 방법에 따라 예비열처리한 시료(실시예 1)의 경우에는 대조구보다는 15배 정도 조직감이 향상되었고, 염화칼슘용액에서 예비열처리한 시료(비교예 2) 보다도 50% 이상 조직감이 향상되었음을 확인할 수 있었다.

그리고, 실시예 1에서의 설탕 대신 맥아당을 첨가한 실시예 2의 경우에는 대조구에 비해 13배 정도 조직감이 향상되었고, 염화칼슘 용액에서 예비열처리한 경우(비교예 2) 보다도 45%이상 조직감이 향상되었음을 알 수 있었다.

또한, 실시예 1에서의 구연산 대신 젖산을 첨가한 실시예 3의 경우에도 대조구에 비해 12배 정도 조직감 향상을 가져왔고, 염화칼슘 용액에서 예비열처리한 시료(비교예 2) 보다는 40% 이상 조직감이 향상되었다.

이상에서와 같이, 칼슘제용액에 당류, 염류, 유기산류, 펙틴 등을 첨가한 용액에서 고 펙틴질 야채류를 예비열처리하는 본 발명의 방법에 의하면, 칼슘제만이 첨가된 용액에서 예비열처리하는 기존의 방법보다 조직연화방지 효과를 훨씬 더 향상시킬 수 있다.

[실험예 2]

조리시 조직감 시험

본 발명의 효과를 알아보기 위한 또 다른 실험으로서, 예비 열처리된 시료와 대조구로서 예비열처리를 거치지 않은 시료로 일반적인 조리 조건인 100℃에서 10분 동안의 가열처리를 실시한 후 레오미터로 조직감을 측정하였다. 측정방법은 실험예 1과 동일하다.

전처리하지 않은 경우 염, 당, 조미료가 포함되어 있는 이온용액에서 100℃, 10분 가열한 경우 조직감이 가열전 생양파의 1.350(Kgf) 보다 현저히 떨어지는 0.330(Kgf)의 값을 보였다. 그에 반해 염화칼슘 0.5중량%, 설탕 1.0중량%, 구연산 0.03중량%, 염화나트륨 0.3중량%, 셀룰로오스 0.3중량%, 알지네이트 0.3중량%를 첨가한 수용액에서 65℃, 30분간 데친 결과 동일 조건에서 조리하였음에도 불구하고 무처리구보다 4배의 조직감 증가를 가져와 1.3Kgf의 값을 보였다. 이 결과에서, 본 발명의 방법에 의하면 레토르트와 같은 고온, 고압 가열살균이외에도 100℃에서의 상압 가열살균 및 조리시에도 조직감 향상 효과가 탁월한 것을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 예비열처리를 통하여 야채류의 가열살균시의 조직연화를 방지하는 방법에 있어서, 야채류를 염화칼슘, 인산칼슘, 구연산칼슘, 패각칼슘 및 유산칼슘 중 1종 이상을 0.1~1.0중량%, 당류, 염류, 유기산류, 펙틴, 알지네이트 및 셀룰로오스 중 1종 이상을 0.01~3중량% 첨가한 수용액 중에서 60~75%의 온도로 10~180분 동안 예비열처리하는 것을 특징으로 하는 야채류의 조직연화 방지방법.
2. 제1항에 있어서, 당류는 설탕, 과당 또는 맥아당이고, 유기산은 구연산, 젖산 또는 초산이며, 염류는 염화나트륨이 것을 특징으로 하는 야채류의 조직연화 방지방법.